какие типы базовых операций различают в программировании

Операция (программирование)

Опера́ция — конструкция в языках программирования, аналогичная по записи математическим операциям, то есть специальный способ записи некоторых действий. Наиболее часто применяются арифметические, логические и строковые операции. В отличие от функций, операции часто являются базовыми элементами языка и обозначаются различными символами пунктуации, а не алфавитно-цифровыми; они имеют специальный инфиксный синтаксис и нестандартные правила передачи аргументов. Терминология, однако, несколько отличается от языка к языку.

Содержание

Операция и инструкция

Английское слово operator, соответствующее термину «операция», иногда ошибочно переводят как «оператор». На самом деле (по историческим причинам) русский термин «оператор» обозначает то же, что и «инструкция», которой соответствует английское statement. Путаница усугубилась тем, что в C присваивание и инкремент/декремент являются и операторами, и операциями.

Операция и функция

Фактически, операция — это та же функция, но записываемая особым образом. По этой причине логично иметь возможность определять операции для произвольных типов таким же образом, как и методы — чтобы можно было работать с ними точно так же, как и с элементарными типами. Эта возможность называется «перегрузка операций» и присутствует в большинстве языков 4—5 поколений. В таких языках транслятор, фактически, подставляет вместо выполнения операции вызов соответствующей ей функции.

Типы операций

Операции делятся по количеству принимаемых аргументов на:

Синтаксис операций

Поскольку операции аналогичны по записи алгебраическим выражениям, для них, как и для последних, существует 3 варианта синтаксиса:

Для бинарных и тернарных (с 3 операндами) операций в подавляющем большинстве случаев используют инфиксную нотацию — по той простой причине, что она принята в математике и наиболее привычна большинству людей. Для унарных операций инфиксной нотации не существует, и, как правило, используется префиксная.

Список типовых операций

Операции обычно переходят из языков в родственные — например, операции языка С присутствуют в языках C++, Java, JavaScript и многих других.

Источник

Программный код и типы операций

Чтобы написать качественный программный код, необходимо разобраться, что же такое операции. Наряду с теорией в статью включены наглядные примеры.

Часть 4 – Программный код и основные операции

В предыдущей части мы познакомились с разновидностями ошибок и отладкой. Двигаемся дальше и переходим от строго теоретических основ к более глубокому изучению и пониманию программирования.

Строка кода, выражения и операторы

Единицей любого исходного кода является LOC (строка кода). Простейшая программа – это и есть строка. LOC может быть ключевым словом, символом или инструкцией. Это строка до тех пор, пока она расположена на отдельной линии кода.

Рассмотрим простую строку:

0.5 * base * height – это выражение. Выражение представляет собой комбинацию операторов и операндов. В приведенном здесь примере операнды – это 0.5, base и height. Напомним, что 0.5 – это число с плавающей запятой, а base и height – переменные. Оператором является * (умножение).

Но выражения не могут быть значимыми, оставаясь просто строками. Когда мы присваиваем значение выражения другой переменной, мы получаем то, что называется инструкцией (statement) – самой малой автономной частью ЯП. Если мы добавим к выражению ключевое слово, это все еще будет инструкцией. Например: return 0.5 * base * height

В нашей статье statement будет представлен как символ S, а n-ая инструкция – как Sn в последовательности (или множестве) инструкций.

Чтобы быстро понять программный код и кодинг в целом, нужно разобраться с порядком выполнения программы. Изучив основные операции, вы с легкостью сможете находить их во многих языках программирования, которые освоите.

Обратите внимание, что примеры, приведенные в этой статье, являются базовыми. Вам следует опираться на изучаемый язык программирования, чтобы получить глубокое знание ключевых слов, которые он предоставляет.

Также основные операции, перечисленные в статье, отличаются от шаблонов проектирования (паттернов) в программировании. Сначала поймите базис, опираясь на который, в дальнейшем вы сможете без труда освоить шаблоны проектирования.

Вот основные операции в программировании:

Разберем их более подробно.

Последовательные операции

Это основные операции, в рамках которых один оператор выполняется после другого:

В некоторых языках программирования, таких как JavaScript, S3 можно выполнить еще до S1. Это происходит, если S1 блокируется некоторыми задачами, для выполнения которых может потребоваться больше времени, например, для базы данных или асинхронных задач. Есть способы обойти подобные случаи. Это будет несложно после того, как вы выберете подходящий для изучения язык программирования.

Условные операции/Ветвление

Инструкция, которая выполняется, определяется условиями. В этом поможет оператор условного выбора ветви if, без которого не обходится практически ни один программный код.

В приведенном выше примере выполняется либо S1, либо ничего не происходит. S1 выполняется, только если заданное условие истинно.

Вот еще один пример:

Его можно прочитать как запуск либо S1—S2, либо S3—S4 в зависимости от условия. Если условие истинно, выполняются S1 и S2. В противном случае будут выполняться S3 и S4. В действительности это представляет собой последовательный вывод:

Существуют также многоуровневые условия:

Здесь, если первое условие (condition1) истинно, запускается S1. В противном случае проверяется второе условие (condition2), и если оно истинно, происходит выполнение S2. И таких вариантов может быть много.

Но в многоуровневых условиях лучше применять оператор switch, поддерживаемый большинством языков программирования. Разберем switch на примере:

Первое и второе условия сравниваются с применением инструментов switch. Если какое-либо из них истинно, то выполняется оператор в соответствующем блоке case.

Итерационные/Повторяющиеся/Зацикленные операции

Сложно представить качественный программный код без единого цикла. Итерационная/повторяющаяся операция обеспечивает выполнение до тех пор, пока оно соответствует заданному условию. Выполнение завершается только тогда, когда условие перестает быть истинным (становится false).

В приведенном выше примере S1 и S2 будут выполняться один раз, несколько раз или вообще не выполнятся. Если заданное условие в цикле while истинно, тогда происходит обработка и запуск S1, S2. После этого условие while снова проверяется, и S1 с S2 будут выполняться до тех пор, пока условие истинно.

В тот момент, когда условие станет ложным, выполнение S1 и S2 прекратится.

Результат из примера выше, если условие истинно трижды:

Что это за операция? Правильный ответ – последовательная. Как видите, другие типы операций не исключают наличие последовательности.

Вот еще один шаблон итерации:

В этом примере S1 и S2 будут выполняться один или более раз. Это происходит потому, что выполнение объявлено еще до проверки состояния, а следовательно, один раз выполнение пройдет наверняка.

Во многих языках программирования для реализации повторяющихся операций предусмотрены ключевые слова, такие как do и while. Другим ключевым словом является for.

Небольшой пример с применением оператора цикла for:

Во многих языках foreach используется для обработки каждого элемента сложного объекта, такого как массив или структура.

Двигаемся дальше

Мы рассмотрели основные операции, которые включает в себя любой программный код. Помимо перечисленных, существует и множество других. Также есть:

В разных языках программирования эти составляющие реализовываются по-разному.

На данном этапе вы уже изучили основные концепции программирования. Для дальнейшего совершенствования существует много ресурсов, которые помогут вам учиться. Поначалу многие вещи и термины от ведущих программистов будут казаться непонятными, но со временем вы изучите принципы работы отдельных элементов кода, начнете практиковаться и обязательно достигните необходимого уровня.

На нашем сайте есть немало видеуроков, которые помогут во всем разобраться и построить карьеру в сфере разработки. Вот лишь некоторые из них:

Викторина

Определите типы операций, которые использованы в следующем фрагменте кода Python:

Источник

Операция (программирование)

Наиболее часто применяются арифметические, логические и строковые операции. В отличие от функций, операции часто являются базовыми элементами языка и обозначаются различными символами пунктуации, а не алфавитно-цифровыми; они имеют специальный инфиксный синтаксис и нестандартные правила передачи аргументов. Терминология, однако, несколько отличается от языка к языку.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Опера́тор ветвле́ния (усло́вная инстру́кция, усло́вный опера́тор) — оператор, конструкция языка программирования, обеспечивающая выполнение определённой команды (набора команд) только при условии истинности некоторого логического выражения, либо выполнение одной из нескольких команд (наборов команд) в зависимости от значения некоторого выражения.

В приведённой ниже таблице отмечено наличие или отсутствие тех или иных возможностей в некоторых популярных сегодня языках программирования. Столбцы упорядочены по алфавиту. Если возможность в языке недоступна напрямую, но может быть эмулирована с помощью других средств, то в таблице отмечено, что её нет.

Miranda — функциональный язык программирования, созданный в 1985 году Дэвидом Тёрнером в качестве стандартного функционального языка. Имеет строгую полиморфную систему типов, поддерживает типы данных пользователя. Как и язык ML, преподаётся во многих университетах. Функциональные объекты строятся с помощью карринга (частичного применения) существующих функций. Обладает ленивой семантикой. Программа представляет собой множество определений.

По одной из классификаций, языки программирования неформально делятся на сильно и слабо типизированные (англ. strongly and weakly typed), то есть обладающие сильной или слабой системой типов. Эти термины не являются однозначно трактуемыми, и чаще всего используются для указания на достоинства и недостатки конкретного языка. Существуют более конкретные понятия, которые и приводят к называнию тех или иных систем типов «сильными» или «слабыми».

Источник

Базовые конструкции алгоритмов. Типы данных: простые и структурированные

Вы будете перенаправлены на Автор24

Метод структурной алгоритмизации является одним из системных методов разработки алгоритмов. Он основан на визуальном представлении алгоритмов в виде последовательностей управляющих структурных фрагментов.

Линейной называется конструкция алгоритма, реализованная в виде последовательности действий (шагов), причем каждое действие (шаг) выполняется только 1 раз, после каждого действия (шага) выполняется увеличение действия (шага) на 1 до тех пор, пока значение не станет больше конечного параметра алгоритма.

С помощью линейных алгоритмов представляют линейные процессы. Алгоритмы этого типа используют при описании обобщенного решения задач в виде последовательностей модулей.

Разветвляющейся (ветвящейся) называют алгоритмическую конструкцию, обеспечивающую выбор между 2 вариантами решений в зависимости от значений входных данных.

Готовые работы на аналогичную тему

Ниже приведены блок-схемы разветвляющихся алгоритмов.

Циклической (или циклом) называется конструкция алгоритма, в которой некоторая группа идущих подряд действий (шагов) выполняется несколько раз в зависимости от условия задачи и входных данных.

Такую группу повторяющихся действий на каждом шагу цикла называют телом цикла.

В любой циклической конструкции содержатся элементы ветвящейся конструкции алгоритма.

Различают 3 типа циклических алгоритмов:

Арифметический цикл

В цикле данного типа число шагов однозначно определено правилом изменения параметра, задаваемом с помощью его начальных и конечных значений, а также шага его изменения. Т.е., на каждом шаге цикла значение параметра изменяется согласно шагу цикла, пока не достигнет значения, равного конечному значению параметра.

Цикл с предусловием

В данном цикле количество шагов заранее не определяется, оно зависит от входных данных. В этой циклической структуре сначала происходит проверка значения условного выражения (условия), стоящего перед выполнением очередного шага цикла. При истинном значении условного выражения будет исполняться тело цикла. После чего снова будет выполняться проверка условия. Эти действия будут повторяться до тех пор, пока значение условного выражения не станет ложным, тогда цикл завершится.

Особенностью данного типа цикла является то, что при изначальной ложности значения условного выражения тело цикла не будет выполняться совсем.

Цикл с постусловием

В данной циклической конструкции, как и в предыдущей, заранее не определяется число повторений тела цикла, оно будет зависеть от входных параметров. Отличительной чертой цикла с предусловием является то, что тело цикла с постусловием в любом случае будет выполнено хотя бы 1 раз и только после этого проверится условие. В данной конструкции тело цикла выполняется до тех пор, пока значение условного выражения будет ложным. Как только оно станет истинным, выполнение команд прекратится.

В реальных задачах, как правило, присутствует любое количество циклов.

Ниже приведены блок-схемы циклических алгоритмов.

Типы данных: простые и структурированные

К реальным данным, которые обрабатываются программой, относят целые и вещественные числа, логические величины и символы. Они относятся к простым типам данных и называются базовыми. Все обрабатываемые компьютером данные хранятся в его ячейках памяти, каждая из которых имеет свой адрес. В языках программирования существуют переменные, позволяющие не обращать внимание на адреса ячеек памяти и обращаться к ним с помощью имени (идентификатора).

Переменная представляет собой именованный объект (ячейку памяти), изменяющий свое значение.

Имя переменной указывает на значение, а адрес и способ ее хранения остаются скрытыми от про¬граммиста. Помимо имени и значения переменные имеют свой тип, помогающий опре¬делить какого типа информация находится в памяти.

Типом переменной задается:

Для каждого типа объем памяти определяется так, чтобы в него можно было поместить любое значение из допустимо¬го диапазона значений для данного типа.

Переменные, которые присутствуют в программе на протяжении всего периода ее работы, называются статическими.

Переменные, которые создаются и уничтожаются на разных этапах выполнения про¬граммы, называются динамическими.

Остальные данные, значения которых не изменяются на протяжении всего выполнения программы, называются константами или постоянными.

Константы также имеют тип. Их возможно ука¬зывать явно или с помощью идентификаторов.

Чтобы повысить производительность и качество работы нужно иметь данные, которые будут максимально приближены к реальным аналогам.

Тип данных, который позволяет хранить вместе под одним именем несколько переменных, называется структурированным.

Массивом называют упорядоченную совокупность однотипных величин, которые имеют общее имя, порядковые номера у элементов (индексы).

Элементы массива хранятся в памяти компьютера по соседству в отличие от одиночных элементов. Массивы различают по количеству индексов элементов.

Одномерный массив характеризуется наличием у каждого элемента лишь одного индекса. Примерами одномерных массивов являются геометрическая и арифметическая последовательности, которые определяют конечные ряды чисел.

Количество элементов массива называется размерностью.

У одномерного массива его размерность записывают рядом с именем в круглых скобках.

Элементы одномерного массива вводятся поэлемен¬тно, в порядке, необходимом для решения конкретной задачи. При необходимости ввода всего массива элементы вводятся в порядке возрастания индексов.

Источник

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКАХ ВЫСОКОГО УРОВНЯ

В данном разделе раскрываются основные понятия языков программирования высокого уровня. Рассматриваются основные типы данных и даётся обзор наиболее востребованных операторов.

Основные понятия языков программирования

Программирование начиналось с записи программ непосредственно в виде двоичных чисел машинных команд (в кодах, как говорят программисты). Сегодня практически все программы создаются с помощью языков программирования. Теоретически программу, как и алгоритм, можно описать и на естественном языке (говорят: программирование на метаязыке), но из-за неоднозначности естественного языка автоматически перевести такую программу в машинный код практически невозможно.

Языкипрограммирования — это формальные искусственные языки. Как и естественные языки, они имеют алфавит, словарный запас, грамматику и синтаксис, а также семантику.

Алфавит — разрешенный к использованию набор символов, с помощью которого могут быть образованы слова данного языка, никакие другие символы в тексте не допускаются.

Синтаксис — система правил, определяющих допустимые конструкции (фразы, осмысленные предложения) языка программирования из букв алфавита.

Семантика — система правил однозначного толкования каждой языковой конструкции, позволяющих производить процесс обработки данных.Семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке.

Взаимодействие синтаксических и семантических правил определяет основные понятия языка (синтаксические единицы, конструкции), такие как операторы, идентификаторы, константы, переменные, функции, процедуры и т.д. В отличие от естественных, язык программирования имеет ограниченный запас слов (операторов) и строгие правила их написания, а правила синтаксиса и семантики, как и для любого формального языка, сформулированы явно, однозначно и четко.

Имена (идентификаторы) — обозначения, присваиваемые объектам программы (переменным, массивам, функциям и др.) и используемые для обращения к ним. Как правило, в качестве имён разрешается использовать последовательности алфавитно-цифровых символов, начинающихся не с цифры. Имена также не должны содержать символов, имеющих специальное назначение (пробелов, скобок, знаков операций). Желательно, чтобы имя отражало назначение объекта.

Зарезервированные имена – уже имеющие определённый смысл слова, которые не могут использоваться в иных целях. В каждом языке (иногда даже в разных версиях одного и того же языка) существуют свои особенности присвоения имён и зарезервированные слова. Примеры допустимых и недопустимых имён (для языков Бейсик, Паскаль, Си++) приведены в таблице 15.

Примеры использования имён

Операция (англ. operator) – способ записи некоторых вычислительных действий. Зачастую операция обозначается всего одним знаком. Охарактеризуем наиболее часто встречающиеся практически во всех языках типы операций:

—арифметические операции, обозначаемые обычно знаками * (умножение), / (деление), + (сложение), — (вычитание) и дp.;

—логические операции НЕ, И, ИЛИ, синтаксис обозначения которых устанавливается языком программирования;

-операция конкатенации (сцепки, слияния, соединения, склеивания символьных значений друг с другом с образованием одной длинной строки) обычно изображается знаком + или &.

Данные – формализованные величины, обрабатываемые программой. Имеется три базовых (основных) типа данных: числа, символы (одиночные, или строки – их последовательности, в том числе и пустые, не содержащие ни одного символа) и логические величины. Разным типам соответствуют разные операции, которые возможно производить с данными (операндами). Например, с числовыми типами возможны арифметические операции. С символьными – сравнение и сцепка, с логическими – проверка значения на истинность или ложность и т.п. Как правило, в любом языке имеется базовый набор типов и несколько конструкций, которые позволяют строить новые типы из уже имеющихся. Наборы базовых типов и конструкций различаются для разных языков.

Все данные, обрабатываемые компьютером, хранятся в ячейках памяти компьютера, каждая из которых имеет свой адрес. Для того чтобы не следить за тем, по какому адресу будут записаны те или иные данные, в языках программирования используется понятие переменной, позволяющее отвлечься от адреса ячейки памяти и обращаться к её содержимому с помощью имени (идентификатора).

Переменная (англ. variable) – область памяти (ячейка, элемент данных, объект), имеющая имя и предназначенная для хранения значения, которое допускается изменять в процессе выполнения программы. А о реальном адресе и способе хранения можно спокойно позабыть. Кроме имени и значения, переменная обычно имеет тип.

Переменные с указанием их типа можно вводить в программу с помощью специальных команд описания (объявления) и соответствующих ключевых слов. Значения переменных можно преобразовать из одного типа в другой в соответствии с соглашениями языка программирования. Такой процесс называется приведением типов.

Если переменные присутствуют в программе на протяжении всего времени ее работы, то их называют статическими. Переменные, создающиеся и уничтожающиеся на разных этапах выполнения программы, называют динамическими.

Константами или постоянными называют данные, значения которых заданы в тексте программы и не изменяются при ее выполнении. Константы, как и переменные, хранятся в памяти и имеют тип. Их можно указывать в тексте программы явно (такие константы называются также литералами), или для удобства обозначать идентификаторами, как и переменные. Например, инструкция Const pi = 3.14 задаёт значение константы pi, и это значение во время работы программы изменить нельзя, так как это не переменная. При этом запись 3.14 является литералом. Значения строковых литералов всегда заключаются в кавычки.

Выражения (англ. expression) предназначаются для записи необходимых вычислений, состоят из констант, переменных и функций, объединенных знаками операций – операторами (в узком смысле). Каждая операция имеет свой приоритет, то есть очерёдность выполнения. Так, значение выражения 2+2*2 будет равно шести. Изменить порядок вычисления можно с помощью круглых скобок. Выражения записываются в виде линейных последовательностей символов (без подстрочных и надстрочных символов, «многоэтажных» дробей и т.д.), что позволяет вводить их в компьютер одной строкой. В зависимости от типа операций различают арифметические, логические и строковые выражения.

Арифметические выражения служат для определения числового значения. Например, выражение (1+sin(x))/2 содержит константы 1 и 2, переменную x, функцию sin() и знаки операций +, /. Значение этого выражения при x=0 будет равно 0.5, а при x=pi/2 – единице

Логические выражения описывают некоторые условия, которые могут удовлетворяться или не удовлетворяться. Таким образом, логическое выражение может принимать только два значения – «истина» или «ложь» («да» или «нет«). Рассмотрим в качестве примера логическое выражение x*x + y*y

Дата добавления: 2015-09-14 ; просмотров: 3214 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник